(57)【要約】【課題】  燃焼量に応じて送風機の回転速度を変更しながら、燃焼が不安定になることは防止する。【解決手段】  小容量バーナ６と燃焼量可変バーナ５からなる燃焼装置２を持ち、小容量バーナ６のみを燃焼する低燃焼、燃焼量可変バーナ５で小火力燃焼を行う中燃焼、燃焼量可変バーナ５で大火力燃焼を行う高燃焼を行うボイラであって、送風機１０の回転速度を変更する回転数制御装置８と、送風路７の流路面積を制限するダンパ装置９を設け、燃料供給制御と燃焼用空気量供給制御を行う運転制御装置１１を設けているボイラにおいて、回転数制御装置８には、高燃焼回転数・中燃焼回転数・低燃焼回転数の設定を行い、ダンパ装置９には、高燃焼開度・中燃焼開度・低燃焼開度の設定を行っておき、運転制御装置１１は、高燃焼時には高燃焼回転数で高燃焼開度、中燃焼時には中燃焼回転数で中燃焼開度、低燃焼時には低燃焼回転数で低燃焼開度とする指令を出力する。【選択図】図１
2005147558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小容量バーナと燃焼量可変バーナからなる燃焼装置と、燃焼装置への燃焼用空気供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段を設けておき、小容量バーナのみを燃焼する低燃焼、燃焼量可変バーナで小火力燃焼を行う中燃焼、燃焼量可変バーナで大火力燃焼を行う高燃焼と段階的に燃焼量を制御しており、各燃焼量に合わせて燃焼用空気供給量を調節しているボイラであって、燃焼用空気供給量調節手段は、燃焼用空気を送る送風機の回転速度を変更する回転数制御装置と、送風機から燃焼装置へ燃焼用空気を供給する送風路の流路面積を制限するダンパ装置からなり、燃焼装置への燃料供給制御と回転数制御装置及びダンパ装置に対して燃焼用空気量供給制御を行う運転制御装置を設けているボイラにおいて、回転数制御装置には、高燃焼回転数・中燃焼回転数・低燃焼回転数の設定を行い、回転数は高燃焼回転数・中燃焼回転数・低燃焼回転数の順に小さくなるように設定し、ダンパ装置には、高燃焼開度・中燃焼開度・低燃焼開度の設定を行い、開度は高燃焼開度・中燃焼開度・低燃焼開度の順に小さくなるように設定しておき、運転制御装置は、燃焼必要量に応じて高燃焼・中燃焼・低燃焼で燃焼量の変更を行い、高燃焼時には高燃焼回転数で高燃焼開度、中燃焼時には中燃焼回転数で中燃焼開度、低燃焼時には低燃焼回転数で低燃焼開度とする指令を出力することを特徴とする小容量バーナによる低燃焼を行うボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の小容量バーナによる低燃焼を行うボイラにおいて、低燃焼から中燃焼へ移行する場合、運転制御装置は、まず、ダンパ装置は低燃焼開度のままで送風機回転速度を高燃焼回転数へ変更する指令を出力し、次に燃焼量可変バーナへ中燃焼用の燃料供給を開始する指令を出力、その後に送風機回転速度を中燃焼回転数とし、ダンパ開度を中燃焼開度とする指令を出力するものであることを特徴とする小容量バーナによる低燃焼を行うボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小容量バーナと燃焼量可変バーナを持ち、高燃焼、中燃焼、低燃焼と段階的に燃焼量を制御するボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置へ供給する燃料量と燃焼用空気量を調節し、燃焼量を調節することで蒸気発生量を制御するボイラがある。特開２００１−２７２０２９号公報に記載のボイラでは、高燃焼・中燃焼・低燃焼で燃焼量を調節しており、蒸気圧力値に応じて燃焼量の制御を行っている。該ボイラは、風量調節装置として送風路の流路面積を変化させるダンパ装置を設けており、ダンパ装置の開度を変更することでバーナへの燃焼用空気供給量を制御している。
【０００３】
高燃焼・中燃焼・低燃焼で燃焼量を調節する場合、高燃焼と低燃焼では必要な空気量が大幅に異なるため、送風機の回転速度を変更することで空気量を調節するようにすれば、低燃焼時の送風機回転速度は大幅に小さくなるために電力消費量を低減でき、騒音の発生も低減することができる。しかし、燃焼用空気供給量の差が大きい場合、送風機の回転速度を低下することで送風量を減少すると、燃焼用空気の静圧が小さくなるため、燃焼が不安定になるという問題が発生する。
【０００４】
また、燃焼量可変バーナと小容量バーナを設けておき、低燃焼時には小容量バーナのみを燃焼して燃焼量可変バーナは停止しておき、中燃焼及び高燃焼では燃焼量可変バーナによる燃焼を行うことで燃焼量を変更するようにしている場合、低燃焼から中燃焼へ移行によって燃焼量可変バーナを着火すると、送風側の静圧が低いために圧力変動の衝撃がバーナ上流側へと伝わり、燃焼が不安定になるという問題が発生する。
【特許文献１】特開２００１−２７２０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼量に応じて送風機の回転速度を変更することで電力消費量を削減しながら、燃焼用空気の静圧が小さくなることで燃焼が不安定になることは防止することのできるボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、小容量バーナと燃焼量可変バーナからなる燃焼装置と、燃焼装置への燃焼用空気供給量を調節する燃焼用空気供給量調節手段を設けておき、小容量バーナのみを燃焼する低燃焼、燃焼量可変バーナで小火力燃焼を行う中燃焼、燃焼量可変バーナで大火力燃焼を行う高燃焼と段階的に燃焼量を制御しており、各燃焼量に合わせて燃焼用空気供給量を調節しているボイラであって、燃焼用空気供給量調節手段は、燃焼用空気を送る送風機の回転速度を変更する回転数制御装置と、送風機から燃焼装置へ燃焼用空気を供給する送風路の流路面積を制限するダンパ装置からなり、燃焼装置への燃料供給制御と回転数制御装置及びダンパ装置に対して燃焼用空気量供給制御を行う運転制御装置を設けているボイラにおいて、回転数制御装置には、高燃焼回転数・中燃焼回転数・低燃焼回転数の設定を行い、回転数は高燃焼回転数・中燃焼回転数・低燃焼回転数の順に小さくなるように設定し、ダンパ装置には、高燃焼開度・中燃焼開度・低燃焼開度の設定を行い、開度は高燃焼開度・中燃焼開度・低燃焼開度の順に小さくなるように設定しておき、運転制御装置は、燃焼必要量に応じて高燃焼・中燃焼・低燃焼で燃焼量の変更を行い、高燃焼時には高燃焼回転数で高燃焼開度、中燃焼時には中燃焼回転数で中燃焼開度、低燃焼時には低燃焼回転数で低燃焼開度とする指令を出力することを特徴とする小容量バーナによる低燃焼を行うボイラである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記の小容量バーナによる低燃焼を行うボイラにおいて、低燃焼から中燃焼へ移行する場合、運転制御装置は、まず、ダンパ装置は低燃焼開度のままで送風機回転速度を高燃焼回転数へ変更する指令を出力し、次に燃焼量可変バーナへ中燃焼用の燃料供給を開始する指令を出力、その後に送風機回転速度を中燃焼回転数とし、ダンパ開度を中燃焼開度とする指令を出力するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
送風機の回転速度を変更するとともにダンパ開度を変更することで、燃焼用空気の静圧変化を少なくすることができ、燃焼量可変バーナの燃焼を開始する低燃焼から中燃焼へ移行時には、通常よりも燃焼用空気の圧力を増加させ、かつダンパ装置によって燃焼装置のふたをするようにしているため、燃焼量可変バーナの着火に伴う圧力変動の衝撃がバーナ上流側へ伝わることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施するボイラの概要図である。ボイラの上部には、下向きに火炎を発生させる燃焼量可変バーナ５と小容量バーナ６からなる燃焼装置２を設けており、ボイラ中央部の燃焼室３内で火炎の燃焼を行う。燃焼量可変バーナ５は、大火力燃焼と小火力燃焼の切り替えを可能としたものであり、小容量バーナ６は燃焼量可変バーナ５による小火力の燃焼よりも小さな燃焼量で燃焼を行うものである。燃焼量可変バーナ５及び小容量バーナ６で使用する燃焼用空気は、送風機１０によって供給する。送風機１０には、インバータ装置などからなる回転数制御装置８を接続しておき、回転数制御装置によって送風機１０の回転速度を制御することで、送風量を変更するようにしている。送風機１０と燃焼装置２の間は送風路７で接続しており、送風機１０からの燃焼用空気は送風路７を通して燃焼装置２へ送る。送風路７の途中にはダンパ装置９を設けておき、ダンパ装置９によって送風路７の流路面積を変更するようにしておく。
【００１０】
燃焼量可変バーナ５及び小容量バーナ６へ燃料を供給する燃料供給配管４は、途中で３系統に分岐しており、分岐した部分にそれぞれ、低燃焼用燃料弁１２、中燃焼用燃料弁１３、高燃焼用燃料弁１４を設ける。低燃焼用燃料弁１２を設けている燃料供給配管は、小容量バーナ６へ燃料を供給し、中燃焼用燃料弁１３を設けている燃料供給配管と高燃焼用燃料弁１４を設けている燃料供給配管は、燃焼量可変バーナ５へ燃料を供給する。
【００１１】
ボイラは下部の給水配管から給水を行い、上部の蒸気配管から蒸気を取り出して蒸気使用機器へ送っており、蒸気圧力値を検出する圧力検出装置１を蒸気部に設ける。圧力検出装置１、低燃焼用燃料弁１２、中燃焼用燃料弁１３、高燃焼用燃料弁１４、ダンパ装置９、回転数制御装置８のそれぞれと接続した運転制御装置１１を設ける。
【００１２】
運転制御装置１１には、蒸気圧力値に応じて、燃焼量を定めておく。蒸気圧力値が下限圧力よりも低い場合には、燃焼量可変バーナ５を大火力で燃焼する高燃焼、蒸気圧力値が上限圧力よりも高い場合には、燃焼量可変バーナ５は停止して小容量バーナ６のみ燃焼を行う低燃焼、蒸気圧力値がその中間の値であれば、燃焼量可変バーナ５を小火力で燃焼する中燃焼と設定する。高燃焼・中燃焼・低燃焼それぞれの燃焼量は、高燃焼を１００％とした場合、中燃焼では５０％、低燃焼では１０％とするように、高燃焼・中燃焼・低燃焼の順に燃焼量が小さくなるように設定する。燃焼量ごとに燃料供給量と燃焼用空気供給量を設定しておき、運転制御装置１１は、蒸気圧力値によって燃焼量を決定し、決定した燃焼量となるように燃料供給量と燃焼用空気供給量を調節する。
【００１３】
燃料供給量は、低燃焼用燃料弁１２、中燃焼用燃料弁１３、高燃焼用燃料弁１４をすべて開いた場合が高燃焼用燃料供給量、低燃焼用燃料弁１２と中燃焼用燃料弁１３を開いた場合が中燃焼用燃料供給量、低燃焼用燃料弁１２のみを開いた場合が低燃焼用燃料供給量となるように、各燃料供給配管での燃料供給量を設定しておく。燃焼用空気供給量は、送風機１０の回転数とダンパ装置９の開度を組み合わせることで制御しており、回転数制御装置８には高燃焼回転数・中燃焼回転数・低燃焼回転数を設定し、ダンパ装置９には高燃焼開度・中燃焼開度・低燃焼開度を設定しておく。この場合も、高燃焼・中燃焼・低燃焼の順に回転数及び開度が小さくなるように設定しておく。回転数制御装置８によって送風機１０の回転速度を高燃焼回転数とし、ダンパ装置９を高燃焼開度とした場合が高燃焼用空気供給量、送風機１０の回転速度を中燃焼回転数、ダンパ装置９を中燃焼開度とした場合が中燃焼用空気供給量、送風機１０の回転速度を低燃焼回転数、ダンパ装置９を低燃焼開度とした場合が低燃焼用空気供給量としておく。
【００１４】
燃焼は、高燃焼、中燃焼、低燃焼の３位置で制御し、ボイラが運転状態にある場合には、いずれかの燃焼を行う。図２は蒸気圧力値と燃焼量、送風機回転数、ダンパ開度の制御状況を示したタイムチャートであり、図２に基づいて制御状況の説明を行う。図２は、蒸気圧力値が上限値と下限値の間にあり、燃焼量は中燃焼である状態から始まっている。この場合、燃料供給は低燃焼用燃料弁１２及び中燃焼用燃料弁１３を開き、送風機１０の回転速度は中燃焼回転数、ダンパ装置９の開度は中燃焼開度としている。
【００１５】
蒸気圧力が上昇して上限値よりも高くなると、燃焼量を低燃焼とする。運転制御装置１１は、中燃焼用燃料弁１３に対して閉鎖の指令を出力し、燃焼量可変バーナ５への燃料供給を停止することで小容量バーナ６による燃焼のみの低燃焼とする。また、運転制御装置１１は、回転数制御装置８に対して送風機１０の回転速度を低燃焼回転数とし、ダンパ装置９に対して開度を低燃焼開度とする指令を出力し、燃焼用空気供給量を低燃焼用の供給量とする。低燃焼時には送風機１０の回転速度を低燃焼回転数とするので、送風機１０による電力消費量と騒音量を減少することができる。また、低燃焼回転数としたことで送風路７内を流れる空気量が減少するが、ダンパ装置９によって流路面積を狭めることで燃焼用空気の静圧を確保することができ、燃焼を安定させることができる。
【００１６】
その後、蒸気圧力値が低下して上限値よりも低くなると、燃焼量を中燃焼とする。この場合、運転制御装置１１は、まずダンパ装置９による開度は低燃焼開度のままで、回転数制御装置８に対して送風機回転速度を高燃焼回転数へ変更する指令を出力する。送風機１０の回転速度を高燃焼回転数とすれば中燃焼回転数よりも大量の空気を送風路７へ送ることになるが、ダンパ装置９は低燃焼開度としており、ダンパ装置９で空気量を制限しているため、燃焼量可変バーナ５に達する空気量は低燃焼時と高燃焼時の中間の空気量となる。
【００１７】
運転制御装置１１は、次に中燃焼用燃料弁１３に対して開放の指令を出力し、燃焼量可変バーナ５への燃料供給を開始する。燃焼量可変バーナ５へ燃料を供給すると、小容量バーナ６の火炎が火種となり、燃焼量可変バーナ５の燃焼面でも燃焼が始まる。燃焼量可変バーナ５による燃焼開始の瞬間には圧力衝撃が発生し、圧力衝撃がバーナ上流側に伝わると、燃焼用空気の供給状態が乱れて燃焼が不安定になるが、送風機１０の回転速度を高めて燃焼用空気の供給圧力を高めておき、さらにダンパ装置９によって送風路７の流路面積を狭めているため、燃焼量可変バーナ５着火時の圧力衝撃がバーナ上流側に達することを防止できる。そのため、低燃焼から中燃焼への移行時に燃焼が不安定になることはなく、安定した燃焼を継続することができる。
【００１８】
中燃焼用燃料弁１３を開くことで、中燃焼を開始してから所定の時間が経過すると、運転制御装置１１は回転数制御装置８に対して送風機回転速度を中燃焼回転数とし、ダンパ装置９に対してダンパ開度を中燃焼開度とする指令を出力する。送風機回転速度を中燃焼回転数、ダンパ開度を中燃焼開度とすることで、本来の中燃焼となる。
【００１９】
蒸気圧力が更に低下して下限値よりも低くなると、燃焼量を高燃焼とする。燃焼量変更時に圧力衝撃が発生するのは、燃焼量可変バーナ５の燃焼を開始する低燃焼から中燃焼への移行時のみであり、その他の場合には圧力衝撃は発生しないため、中燃焼から高燃焼へ移行する場合は直接移行することができる。運転制御装置１１は、回転数制御装置８に対して高燃焼回転数に変更する指令と、ダンパ装置９に対して高燃焼開度に変更する指令を出力することで、燃焼用空気供給量を高燃焼用の供給量とし、高燃焼用燃料弁１４を開く指令を出力することで、燃料供給量を高燃焼用の供給量とする。
【００２０】
その後も燃焼量に合わせて燃料供給量と燃焼用空気供給量を変更する。低燃焼から中燃焼への移行時のみ、送風機回転速度を高燃焼回転数とし、ダンパ装置は低燃焼開度とする移行時用の燃焼用空気供給を行い、それ以外の燃焼移行時には直接移行する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施するボイラの概要図
【図２】一実施例における燃料供給と燃焼用空気供給の制御を示したタイムチャート
【符号の説明】
【００２２】
１  圧力検出装置
２  燃焼装置                                                
３  燃焼室
４  燃料供給配管
５  燃焼量可変バーナ
６  小容量バーナ
７  送風路
８  回転数制御装置
９  ダンパ装置
１０  送風機
１１  運転制御装置
１２  低燃焼用燃料弁
１３  中燃焼用燃料弁
１４  高燃焼用燃料弁
【図１】
2005147558.tif 000003
【図２】
2005147558.tif 000004